某型汽车变速器设计研究

论文摘要

变速器是汽车传动系最重要的组成部分之一,其主要用来改变汽车的车速和转矩、使汽车反方向行驶、实现空挡滑行等。手动机械式变速器因其制作工艺简单,制造成本低廉和工作性能可靠在各类汽车上得到了广泛地应用。变速器的各参数对汽车动力性和燃油经济性有直接的影响。一台好的发动机配上一台性能差的变速器就不能充分发挥发动机应有的性能。因此,如何合理选择变速器的参数就显得至关重要。汽车的车速和扭矩与变速器的传动比直接相关,所以传动比的选择关系到汽车的动力性和燃油经济性的好坏。本文针对传统靠经验设计变速器的方法,利用Matlab软件,以汽车加速时间和燃油消耗量为目标函数对变速器传动比进行了优化设计,使得优化后的传动比在满足汽车动力性的条件下获得较好的燃油经济性。根据优化后的传动比,对变速器关键零部件进行了设计计算。并对变速器齿轮进行了受力分析。建立了变速器齿轮啮合的动力学模型,并对齿轮啮合力进行了动力学仿真计算。在此基础上建立了变速器轴和齿轮的三维CAD模型,并将实体模型导入到大型有限元软件(?)ANSYS中对其输入、输出和中间轴进行了有限元分析,包括轴的振动模态分析和有限元刚度、强度分析。分析了齿轮的啮合受力情况,介绍了最恶劣加载线的定义。在ANSYS中对齿轮强度进行了计算分析。结果证明,所设计的结构合理,刚度、强度满足要求。建立了常啮合齿轮动力学仿真模型,对齿轮啮合力进行动力学仿真,得到了较满意的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 变速器概述
• 1.2.1 变速器的种类和发展
• 1.2.2 变速器的主要功能
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 速比优化研究现状
• 1.3.2 有限元研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 变速器传动比设计优化
• 2.1 变速器档位的分析、计算
• 2.1.1 档位数的确定
• 2.1.2 一档和最高档传动比的计算
• 2.1.3 其余各档传动比的分配
• 2.1.4 等比级数分配的缺点
• 2.2 汽车动力性及燃油经济性评价
• 2.2.1 汽车动力性评价
• 2.2.2 燃油经济性评价指标
• 2.3 汽车动力性和发动机特性数学模型的建立
• 2.3.1 发动机外特性数学模型建立
• 2.3.2 汽车动力性数学模型建立
• 2.3.3 发动机万有特性数学模型建立
• 2.4 变速器传动比优化
• 2.4.1 设计变量的选取
• 2.4.2 目标函数的建立
• 2.4.3 优化计算及结果分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 变速器关键零部件的结构设计
• 3.1 中心距选择
• 3.2 变速器轴的尺寸设计
• 3.3 变速器齿轮的设计
• 3.4 变速器齿轮受力分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 变速器动力学仿真及关键部件有限元分析
• 4.1 变速器齿轮啮合动力学仿真
• 4.1.1 变速器动力学仿真建模
• 4.1.2 接触力参数分析
• 4.1.3 仿真结果分析
• 4.2 变速器齿轮强度分析
• 4.2.1 最恶劣加载线分析
• 4.2.2 齿轮强度分析
• 4.3 变速器轴的有限元模态及刚度、强度分析
• 4.3.1 变速器轴的三维模型建立
• 4.3.2 变速器轴的有限元模态分析
• 4.3.3 变速器轴的有限元刚度、强度分析
• 4.4 本章小结
• 总结展望
• 参考文献
• 致谢